지난주 22일부터 24일까지 개최된 2003 IFSCC 서울 컨퍼런스에서 처음 제정된 IFSCC 컨퍼런스 어워드를 수상한 Dr. 요한 W. 비커스의 수상 논문인 `효능을 위한 처방화(Formulating for efficacy)`와 관련, 대한화장품학회가 번역 초록을 보내왔다.



이번 논문의 요점은 화장품에 함유된 각종 활성물질이 실제 효능을 발휘하기 위해서는 처방에 대한 설계가 무엇보다 중요하다는 점을 밝히고 있어 주목된다. 이에 제1회 IFSCC 컨퍼런스 어워드의 수상 논문 초록을 게재한다. <편집자주>



◆ 논문 제목 : Formulating for efficacy(효능을 위한 처방화)

본 논문은 효능이 있는 활성 물질이 화장품 내에서 일정 기간 동안 실제로 그런 활성을 간직하기 위해서는 처방을 어떻게 설계하느냐가 매우 중요하다는 것을 보여준다.



이를 위해, 활성 성분, 각질, 그리고 오일상의 극성(polarity)에 근거한 다소 이론적인 접근으로부터, 상대극성지수(Relative Polarity Index; RPI)를 확립하였다. 상대극성지수는 활성 성분의 피부 침투를 보장하기 위해 적합한 에몰리언트를 선택할 수 있도록 한다.



화장품의 처방은 일반적으로 매우 복잡한 혼합물들이며, 다양한 유화제 시스템들을 이용한 계속되는 실험들은, 비록 일반적인 규칙을 이끌어내기에는 너무 이르다 하더라도, 어떤 화장품 처방의 특정 성분이 피부의 적당한 층에 활성 성분을 전달하는데 영향을 줄 수 있다는 것을 의미한다.



어떤 성분이 피부에 흡수되기 위해서는 그 물질의 분배와 확산이 매우 중요한 요소이다. 또한 처방이 피부 전달에 미치는 영향은 크게 다음 두 가지이다.



1. 피부 침투에 유용한 처방에 용해된 전체 함량 ;

이 함량이 클수록, 피부에서 포화 농도에 이를 때까지, 더 많이 침투하므로 처방에서 높은 용해도가 요구된다.



2. 각질층의 극성에 대한 처방의 극성 ;

만약 처방에서보다 각질층에서 침투 성분이 더 잘 용해된다면, 활성 성분의 분배는 각질층을 더 선호할 것이므로 처방에서 낮은 용해도가 요구된다.



위 두 가지 조건이 동시에 완전히 만족될 수는 없지만, 이 문제는 상대극성지수(RPI)라는 새로운 개념을 사용하여 해결할 수 있다. 이 체계적인 접근에서는, 각질층을 고유한 극성을 갖는 또 하나의 용매로 간주하는 것이 중요하다. 각질층은 침투 물질에 대한 용해 능력이란 측면에 대해서 부탄올(1-butanol)과 매우 유사하다.



상대극성지수(RPI)는 화장품 처방의 에멀리언트 구성 성분들과 피부의 극성을 활성 성분의 극성과 비교하는 수단이다. 극성은 옥탄올/물 분배계수(Koctanol/water)로 표현된다. RPI 개념을 사용하기 위해서는 세가지 숫자가 필요하다.



1. 각질층의 극성, 여기서는 0.8로 고정(그렇지만, 실제로 이 값은 외부 상대습도에 의해 결정되는 각질층의 수화 상태에 따라 변함)

2. 침투하는 분자의 극성

3. 처방의 극성(활성 성분이 용해되어 있는 상의 극성)



침투 성분이 각질층보다 더 극성일 경우(log Koctanol/water < 0.8), 각질층보다 더 지용성이 큰 처방을 설계해야 활성 성분이 각질층에 더 많이 용해된다. 한편, 침투 성분이 각질층보다 더 지용성일 경우(log Koctanol/water > 0.8), 각질층보다 지용성이 낮은 처방을 사용함으로써, 활성 성분을 각질층에 더 많이 전달할 수 있다.



즉, 처방과 활성 성분들 사이의 극성 차이가 크면 클수록, 각질층으로의 분배되는 추진력이 커진다. 그렇지만, 동시에 충분한 양의 활성 성분이 침투하는 것을 보장하기 위해서는 활성 성분의 농도를 가능한 높게 확보해야 한다.



이 두 가지 서로 상반되는 요구 조건들은 동시에 만족될 수 없기 때문에, 피부 전달의 관점에서 처방의 최적 극성을 어떻게 찾을 것인가를 논의해야 한다.



첫 번째 단계로서, 활성 성분과 각질층의 극성 차이를 계산한 다음, 활성 성분을 함유할 상(phase)이 친수성(hydrophilic)일지 친유성(lipophilic)일지를 생각하여야 한다. 즉, 일차(primary) 에몰리언트 또는 일차 용매를 요구 RPI(required RPI)의 관점에서 선택한다.



두 번째 단계로서, 활성 성분을 피부 속으로 침투하기 위한 추진력이 필요한데, 이를 위해 일차 용매에서 활성 성분의 용해도를 낮춰 주는 다른 용매인 이차(secondary) 에멀리언트 또는 이차 용매를 도입한다.



이때 활성 성분은 훨신 덜 용해되긴 하지만, 여전히 원래 선택한 용매 또는 에몰리언트와 섞여 있게 된다. 이차 에몰리언트 또는 용매는 혼합 용매에서 최대 용해도의 90% 수준에 이를 때까지 첨가한다.



이와 같은 조건으로 설계한 처방과 단순히 제형 안정도만을 고려한 처방을 이용하여 피부 흡수 실험을 진행한 결과, 전달-최적화 처방에 의한 활성 성분의 피부 흡수량이 안정도-최적화 처방보다 훨씬 더 많음을 확인하였다.



Dioic acid를 이용하여 타이로시네이즈 효소의 형성을 저해하는 실험에서, RPI 개념을 사용한 결과, 활성 성분의 농도를 증가시키지 않고도 약 3.5배의 피부 전달 상승 효과를 얻었다. 반면, 일반적인 처방에서 dioic acid의 함량을 4배 증가했을 때, 피부 전달은 단지 2배 증가하는데 그쳤다.



이런 실험 결과는 활성 성분의 농도를 단순히 증가시키지 않고, 적절한 극성을 갖는 처방을 설계함으로써 활성 성분의 피부 침투를 효과적으로 증가시킬 수 있음을 뜻한다.



이 밖에 유화제 역시 활성 성분의 피부 전달에 영향을 미칠 것으로 예상되지만, 적절한 유화제의 선전에 관한 설명은 아직 모호한 상태이며, 추가적인 연구가 필요하다.



Dr. 요한 W. 비커스.

Uniqema Skin R&D, Gouda, The Netherlands